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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHATIA AMBIENTAL PROFESSOR: BRUNO JARDIM DA SILVA DISCIPLINA: HIDROLOGIA SEMESTRE: 2022.2 Atividade Individual 5 – ÁGUA NO SOLO Aluno: Laísa Maciel de Almeida Rios 1) A tabela a seguir foi preenchida parcialmente com dados segundo Israelsen & Hansen, sendo ρ a massa específica do solo seco e U a umidade gravimétrica. Textura do solo ρ (g/cm3) USAT (%) UCC (%) UPMP (%) Valor mais representativo Faixa de variação Valor mais representativo Faixa de variação Valor mais representativo Faixa de variação Valor mais representativo Faixa de variação arenoso 1,65 1,55 a 1,80 38 32 a 42 9 6 a 12 4 2 a 6 franco arenoso 1,50 1,40 a 1,60 43 40 a 47 14 10 a 1 6 4 a 8 franco 1,40 1,35 a 1,50 47 43 a 49 22 18 a 26 10 8 a 12 franco argiloso 1,35 1,30 a 1,40 49 47 a 51 27 23 a 31 13 11 a 15 areno argiloso 1,30 1,25 a 1,35 51 49 a 53 31 27 a 35 15 13 a 17 argiloso 1,25 1,20 a 1,30 53 51 a 55 35 31 a 39 17 15 a 19 Os termos utilizados na classificação dos solos nesta atividade estão de acordo com a adotada pelos agrônomos, um tanto diferente do usual na Engenharia. Com base nos valores médios, preencher a tabela seguinte: Textura do solo θ (%) ARM (mm/m) DISP max (mm/m) SAT CC PMP SAT CC PMP arenoso 62,7 14,85 6,6 627 148,5 66 82,5 franco arenoso 64,5 21 9 645 210 90 120 franco 65,8 30,8 14 658 308 140 168 franco argiloso 66,15 36,45 17,55 661,5 364,5 175,5 189 areno argiloso 66,3 40,3 19,5 663 403 195 208 argiloso 66,25 43,75 21,25 662,5 437,5 212,5 225 2) Uma irrigação está sendo feita num solo de textura classificada como franco. A área irrigada é de 100 ha. No dia em que a umidade do solo correspondia a 85 % da disponibilidade máxima, foi feita uma irrigação para colocar 60 cm de profundidade na capacidade de campo. Pede-se: a) que lâmina e que volume de água são necessários para esta reposição? Lâmina = 15,12 mm Volume = 15120 m^3 b) se o sistema de irrigação possui eficiência de 85%, que volume de água é retirado do manancial que abastece esta irrigação? Volume bruto = 17788,24 m^3 Obs: considere os valores médios para o solo em função da sua textura 3) Um determinado solo possui as seguintes propriedades: ρ ss = 1,46 g/cm3 U g sat = 0,42 U g cc = 0,28 U pmp = 0,17 Num determinado dia, uma significativa precipitação provocou a infiltração de 42 mm. Os valores da disponibilidade, antes da precipitação, em cada faixa de profundidade são apresentados no quadro seguinte. profundidade Disp i (m) (mm) 0,0 a 0,2 12 0,2 a 0,4 15 0,4 a 0,6 17 0,6 a 0,8 19 0,8 a 1,0 21 1,0 a 1,2 24 Pede-se: a) Construa um gráfico com o valor da disponibilidade (no eixo x) por profundidade (eixo y, com as profundidades associadas a valores negativos de y); b) Calcule a disponibilidade para cada faixa de profundidade de todo o perfil após a precipitação (considere que não exista umidade acima da capacidade de campo em nenhuma situação). c) Construa, no mesmo gráfico anterior, a nova situação de disponibilidade por profundidade Obs: as respostas e os gráficos da questão 3, se encontram nas próximas páginas 1. Cálculos para o θ (%) 𝜃 𝑆𝐴𝑇 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,65 𝑥 0,38 = 0,627 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,50 𝑥 0,43 = 0,645 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,40 𝑥 0,47 = 0,658 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,35 𝑥 0,49 = 0,6615 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,30 𝑥 0,51 = 0,663 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,25 𝑥 0,53 = 0,6625 𝜃 𝐶𝐶 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 𝜃 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,65 𝑥 0,09 = 0,1485 𝜃 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,50 𝑥 0,14 = 0,21 𝜃 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,40 𝑥 0,22 = 0,308 𝜃 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,35 𝑥 0,27 = 0,3645 𝜃 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,30 𝑥 0,31 = 0,403 𝜃 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,25 𝑥 0,35 = 0,4375 𝜃 𝑃𝑀𝑃 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,65 𝑥 0,04 = 0,066 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,50 𝑥 0,06 = 0,09 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,40 𝑥 0,10 = 0,14 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,35 𝑥 0,13 = 0,1755 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,30 𝑥 0,15 = 0,195 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,25 𝑥 0,17 = 0,2125 Cálculos para o ARM (mm/m) 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 = 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑥 1000 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,627 𝑥 1000 = 627 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,645 𝑥 1000 = 645 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 0,658 𝑥 1000 = 658 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,6615 𝑥 1000 = 661,5 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,663 𝑥 1000 = 663 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,6625 𝑥 1000 = 662,5 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 = 𝜃 𝐶𝐶 𝑥 1000 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,1485 𝑥 1000 = 148,5 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,21 𝑥 1000 = 210 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 0,308 𝑥 1000 = 308 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,3645 𝑥 1000 = 364,5 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,403 𝑥 1000 = 403 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,4375 𝑥 1000 = 437,5 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 = 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑥 1000 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,066 𝑥 1000 = 66 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 0,09 𝑥 1000 = 90 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 0,14 𝑥 1000 = 140 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,1755 𝑥 1000 = 175,5 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,195 𝑥 1000 = 195 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 0,2125 𝑥 1000 = 212,5 Cálculos da DISP max (mm/m) 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 − 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 148,5 − 66 = 82,5 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 210 − 90 = 120 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 308 − 140 = 168 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 364,5 − 175,5 = 189 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 403 − 195 = 208 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 437,5 − 212,5 = 225 Cálculos da DISP (mm/m) 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 − 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 627 − 66 = 561 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜𝑠𝑜 = 645 − 90 = 555 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 658 − 140 = 518 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 661,5 − 175,5 = 486 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 663 − 195 = 468 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑎𝑟𝑔𝑖𝑙𝑜𝑠𝑜 = 662,5 − 212,5 = 450 2. a) que lâmina e que volume de água são necessários para esta reposição? Solo franco 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 658 − 140 = 518 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝑓𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜 = 308 − 140 = 168 A umidade do solo corresponde a 85 % 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑖 = 168 𝑥 0,85 = 142,8 Irrigação para colocar 60 cm de profundidade na capacidade de campo ℎ = 0,6 𝑚 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑐𝑐 = 168 𝑥 0,6 = 100,8 𝑚𝑚 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑖 = 142,8 𝑥 0,6 = 85,68 𝑚𝑚 Logo para realizar a reposição da água, a lâmina d'água necessária para termos 60cm na capacidade de campo é 𝐿â𝑚𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑟𝑟𝑖𝑔 = 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑐𝑐 − 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑖 = 100,8 − 85,6 𝐿𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑟𝑟𝑖𝑔 = 15,12 𝑚𝑚 E o volume de água necessário será 𝑉𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔 = 𝐿â𝑚𝑖𝑛𝑎 𝐼𝑟𝑟𝑖𝑔 𝑥 Á𝑟𝑒𝑎 Como a área irrigada é de 100 ha e 1 ha = 10000 m², temos 1000000 m² 𝑉𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔 = 0,01512 𝑚 𝑥 1000000 𝑚² 𝑉𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔 = 15120 𝑚3 b) se o sistema de irrigação possuieficiência de 85%, que volume de água é retirado do manancial que abastece esta irrigação? Tem eficiência de 85% 𝑉𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔 = 𝑉𝑜𝑙 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 𝑥 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑉𝑜𝑙 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 = 𝑉𝑜𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑖𝑔 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 15120 𝑚3 0,85 = 17788,24 𝑚3 𝑉𝑜𝑙 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 = 17788,24 𝑚3 3. a) Construa um gráfico com o valor da disponibilidade (no eixo x) por profundidade (eixo y, com as profundidades associadas a valores negativos de y); profundidade Disp i (m) (mm) 0,0 a 0,2 12 0,2 a 0,4 15 0,4 a 0,6 17 0,6 a 0,8 19 0,8 a 1,0 21 1,0 a 1,2 24 Gráfico de dispersão Profundidade x Disponibilidade Gráfico de linha e dispersão Profundidade x Disponibilidade b) Calcule a disponibilidade para cada faixa de profundidade de todo o perfil após a precipitação (considere que não exista umidade acima da capacidade de campo em nenhuma situação). profundidade Disp i (m) (mm) 0,0 a 0,2 12 0,2 a 0,4 15 0,4 a 0,6 17 0,6 a 0,8 19 0,8 a 1,0 21 1,0 a 1,2 24 𝜃 𝑆𝐴𝑇 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑆𝐴𝑇 = 1,46 𝑥 0,42 = 0,6132 𝜃 𝐶𝐶 = 𝜌 𝑥 𝑈𝐶𝐶 = 1,46 𝑥 0,28 = 0,4088 𝜃 𝑃𝑀𝑃 = 𝜌 𝑥 𝑈𝑃𝑀𝑃 = 1,46 𝑥 0,17 = 0,2482 𝐴𝑅𝑀 𝑆𝐴𝑇 = 𝜃 𝑆𝐴𝑇 𝑥 1000 = 0,6132 𝑥 1000 = 613,2 𝑚𝑚/𝑚 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 = 𝜃 𝐶𝐶 𝑥 1000 = 0,4088 𝑥 1000 = 408,8 𝑚𝑚/𝑚 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 = 𝜃 𝑃𝑀𝑃 𝑥 1000 = 0,2482 𝑥 1000 = 248,2 𝑚𝑚/𝑚 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑅𝑀 𝐶𝐶 − 𝐴𝑅𝑀 𝑃𝑀𝑃 = 408,8 − 248,2 = 160,6 𝑚𝑚/𝑚 A precipitação provocou a infiltração de 42 mm Indo de 0,2 em 0,2 metros, logo, para cada camada precisaremos, 𝐷𝐼𝑆𝑃 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 = 160,6 𝑚𝑚/𝑚 𝑥 0,2 𝑚 = 32,12 𝑚𝑚 ● Na profundidade 0 - 0,2 m tinha 12 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 32,12 𝑚𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 42 + 12 − 32,12 = 21,88 𝑚𝑚 Usou 20,12 mm da infiltração para ficar com 32,12 mm e sobrou 21,88 mm para as próximas camadas ● Na profundidade 0,2 - 0,4 m tinha 15 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 32,12 𝑚𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 21,88 + 15 − 32,12 = 4,76 𝑚𝑚 Usou 17,12 mm da infiltração para ficar com 32,12 mm e sobrou 4,76 mm para as próximas camadas ● Na profundidade 0,4 - 0,6 m tinha 17 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 17 + 4,76 = 21,76 𝑚𝑚 Á𝑔𝑢𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 0 𝑚𝑚 Não sobrou água, e nem chegou a meta de 32,12 mm, logos as outras camadas continuam como estão ● Na profundidade 0,6 - 0,8 m tinha 19 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 19 𝑚𝑚 ● Na profundidade 0,8 - 1,0 m tinha 21 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 21 𝑚𝑚 ● Na profundidade 1,0 - 1,2 m tinha 24 mm 𝐷𝐼𝑆𝑃 = 24 𝑚𝑚 Ficaremos então com a seguinte situação profundidade Disp i 2 (m) (mm) 0,0 a 0,2 32,12 0,2 a 0,4 32,12 0,4 a 0,6 21,76 0,6 a 0,8 19 0,8 a 1,0 21 1,0 a 1,2 24 c) Construa, no mesmo gráfico anterior, a nova situação de disponibilidade por profundidade profundidade Disp i 1 Disp i 2 (m) (mm) (mm) 0,0 a 0,2 12 32,12 0,2 a 0,4 15 32,12 0,4 a 0,6 17 21,76 0,6 a 0,8 19 19 0,8 a 1,0 21 21 1,0 a 1,2 24 24 Este é o gráfico ( Profundidade x Disponibilidade ) com a situação normal e a situação após a precipitação, onde a situação normal está representada na curva em azul e a após a chuva em laranja.
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